A commensal protozoan exacerbates acetaminophen-induced liver injury by producing free sphingosine

作者信息Xiaoqing Yan, Yusi Shen, Qian Sun, Xiuwen Zhu, Qiuchong Chen, Longxiang Liao, Yuan Zhou, Wanpeng Cheng, Zhen Shi, Zhuanzhuan Liu, Yanxia Wei, Xiangye Liu, Yugang Wang, Yanbo Kou
PMID42231521
发布时间2026-12-31
DOI10.1080/19490976.2026.2681811

实验完整度

包含体内动物模型、细胞实验、代谢组学与代谢流分析等多个独立证据层级,且进行了功能与机制验证

主要模型

C57BL/6小鼠 T. mu定植小鼠模型 AML12小鼠肝细胞系

重点核对

APAP剂量:500或700 mg/kg腹腔注射 T. mu定植与清除:采用甲硝唑清除及过继转移 SPHK/S1PR抑制:PF543、K145或FTY720处理 代谢流分析:U-13C-葡萄糖或U-13C-棕榈酸培养 检测终点:血清ALT/AST、肝组织HE染色、凋亡信号通路蛋白

摘要

The mechanisms by which the gut microbiota influence host disease outcomes remain poorly understood. As an integral yet overlooked component of this microbial community, the role of gut commensal protists in host physiology and pathology is even more ambiguous. Here, we show that the protozoan Tritrichomonas musculis (T. mu) remotely increases host sensitivity to drug-induced liver injury via the production of free sphingosine. Inhibiting sphingosine kinases (SPHKs) with PF543 or K145, or antagonizing sphingosine 1-phosphate receptor (S1PR) with FTY720, abolished the effect of T. mu-mediated exacerbation of acetaminophen (APAP)-induced liver injury (AILI), pointing to a sphingosine-SPHK1/2-S1P-S1PR axis underlying T. mu's remote modulation of hepatic drug sensitivity. Moreover, using U-¹³C‑palmitic acid and U-¹³C‑glucose metabolic flux tracing, we propose a novel model for sphingosine synthesis in T. mu. In this model, T. mu synthesizes sphingosine by using oxaloacetate, likely generated via the glyoxylate cycle, as a two‑carbon unit donor, rather than directly employing intact palmitic acid to supply the long‑chain carbon skeleton. Collectively, these findings not only deepen our understanding of how the gut microbiota, particularly the underappreciated gut protists, influence extra-intestinal disease outcomes via the gut-distal organ axis, but also reveal the tip of the iceberg regarding the unique metabolic pathways of gut commensal protists.

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
肠道共生原生动物T. mu是否以及如何影响宿主对乙酰氨基酚诱导的肝损伤易感性。
核心机制
T. mu通过产生游离鞘氨醇激活宿主鞘氨醇-SPHK1/2-S1P-S1PR信号轴,加剧APAP诱导的肝细胞死亡;T. mu通过一条涉及乙醛酸循环生成草酰乙酸作为二碳单元供体的新途径合成鞘氨醇。
主要证据
T. mu定植加重APAP肝损伤且不受抗生素清除细菌影响;代谢组学显示肠道鞘氨醇升高,体外鞘氨醇加重APAP诱导的肝细胞死亡;抑制SPHKs或拮抗S1PR消除T. mu的加剧效应;13C代谢流示踪显示T. mu利用二碳单元而非完整棕榈酸合成鞘氨醇。
研究意义
研究揭示了肠道微生物(特别是被忽视的真核原生动物)通过肠-肝轴远程调节远端器官药物敏感性的机制,并提出了T. mu中一种新的鞘氨醇合成途径,加深了对肠道共生原生动物独特代谢途径的理解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

T. mu定植与AILI模型建立

验证T. mu定植是否影响宿主对APAP诱导肝损伤的敏感性。

将纯化的T. mu过继转移到C57BL/6小鼠,并用APAP诱导肝损伤,比较定植与未定植小鼠的肝损伤程度。

2

抗生素清除细菌实验

排除肠道细菌变化对T. mu加剧AILI作用的贡献。

使用抗生素鸡尾酒(萘啶酸、万古霉素、粘菌素)清除革兰氏阳性和阴性细菌,或用甲硝唑清除T. mu,再给予APAP,评估肝损伤指标。

3

代谢组学与候选代谢物鉴定

鉴定T. mu定植后肠道代谢物变化,寻找可能介导肝损伤加剧的效应分子。

对盲肠内容物进行非靶向代谢组学分析,发现游离鞘氨醇和胆碱升高;在AML12细胞中验证鞘氨醇和TMAO对APAP诱导肝细胞死亡的影响。

4

体内信号通路验证

验证T. mu加剧AILI是否依赖于鞘氨醇-SPHK1/2-S1P-S1PR轴。

在T. mu定植小鼠中,在APAP攻击前给予SPHK1抑制剂PF543、SPHK2抑制剂K145或S1PR拮抗剂FTY720,检测肝损伤指标和存活率。

5

T. mu鞘氨醇合成途径解析

阐明T. mu合成鞘氨醇的代谢途径。

在优化培养基中培养T. mu,分别添加U-13C-棕榈酸或U-13C-葡萄糖,进行13C标记的代谢流示踪分析,检测标记的鞘氨醇及中间代谢物。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
对乙酰氨基酚MCEHY-66005
盐酸芬戈莫德MCEHY-12005
PF-543柠檬酸盐MCEHY-15425
K145盐酸盐MCEHY-15779A
萘啶酸Sangon BiotechA610363
万古霉素Sangon BiotechA600983
硫酸粘菌素MacklinC805491
甲硝唑Sangon BiotechA600633
3,3-二甲基-1-丁醇Merck183105
瑞氏-吉姆萨染色试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteD010
ALT检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA009
AST检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA010
U-13C标记葡萄糖Shanghai Yuanye Bio-TechnologyS25147
U-13C标记棕榈酸Shanghai Yuanye Bio-TechnologyT80363
DMEM培养基----
胎牛血清Gibco16000-044
鞘氨醇MCEHY-101047
CCK-8试剂盒BiosharpBS350B
乳酸脱氢酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA020-2-2
Zombie Aqua™可固定活力检测试剂盒Biolegend423101
抗β-肌动蛋白抗体Cell signaling technology4967
抗PERK抗体Cell signaling technology3192
抗磷酸化PERK抗体Cell signaling technology3179
抗JNK抗体Cell signaling technology9252
抗磷酸化JNK抗体Cell signaling technology4668
抗ASK1抗体Cell signaling technology3762
抗磷酸化ASK1抗体Cell signaling technology3765
抗CHOP抗体WanleibioWL00880
NEXTFLEX Rapid DNA-Seq试剂盒Bioo Scientific--
Agilent 1290 Infinity液相色谱系统Agilent Technologies--
Triple TOF 5600质谱仪AB SCIEX--
Thermo Vanquish超高效液相色谱系统Thermo--
AB Sciex ExionLC液相色谱系统AB Sciex--
Triple Quad 3500质谱仪AB Sciex--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
雄性C57BL/6小鼠(6-8周龄)
阅读提示:见Materials and methods中Animal studies部分
APAP诱导肝损伤
APAP剂量:500 mg/kg或700 mg/kg,腹腔注射
阅读提示:见Materials and methods中Animal studies部分
T. mu定植与清除
T. mu过继转移方法;甲硝唑3 g/L饮水清除
阅读提示:见Materials and methods中T. mu quantification部分及Figure 1 legend
信号通路干预
FTY720 10 mg/kg/d腹腔注射、PF543 10 mg/kg腹腔注射、K145 50 mg/kg口服
阅读提示:见Materials and methods中Animal studies部分及Figure 3 legend
细胞实验
AML12细胞培养条件;APAP浓度5 mM;鞘氨醇浓度0-5 μg/mL;TMAO浓度0-1000 μM
阅读提示:见Materials and methods中Cell culture部分及Figure 2 legend
代谢流分析
优化培养基;U-13C-葡萄糖5 g/L或U-13C-棕榈酸200 μM;培养48 h
阅读提示:见Materials and methods中13C-labeled metabolic flux tracing分析部分